PLC在聚氯乙烯生产中的应用

第8期聚氯乙烯No.82006年8月Polyvinyl ChlorideAug. ,2006PLC在聚氯乙烯生产中的应用谢海金(安徽氯碱化工集团合肥天辰塑料有限责任公司,安徽合肥230011)[关键词]聚氯乙烯; PLC;上位机;选型;安装调试;运行维护[摘 要]针对聚氯乙烯生产的特点,叙述了PLC与上位机组成的控制系统中的硬件、软件配置,结合生产实际,介绍了PLC的安装、调试、系统运行维护、故障排除的方法和使用体会。[中團分类号] TQ325.3 [文献标识码] B[文章编号] 1009 - 7937(2006)08 - 0033-04The application of PLC in the Production of PVCXIE Hai- jin(Hefei Tianchen Plastic Co. ,Ltd.，Anhui Chlor - Alkali Chemical Industry Group, Hefei 23001 1 ,China)Key words: PVC; PLC; upper computer ; selection; installation and adjustment ;operation and ma-intenanceAbstract: According to the production features of PVC, configurations of hardwares and soft-wares in the control system composed of PLC and upper computer were described. Combining thepractical production, the installation and adjustment of PLC, the operation , maintenance of the sys-tem and troubleshooting methods were introduced as well as the operation experiences.可编程逻辑控制器(PLC)是一种新型的工业控1 PLC 的选型制器,控制功能从单一的开关控制到顺序控制,简单1.1硬件配置的PID控制到复杂的比值、串级、前馈等控制。控PLC的选型要根据工艺控制要求提出的监控制规模从中小型向大型发展。多种通信处理器用来点数(以I/O点数计)来选择不同级别的中央处理联接AS-I接口.PROFIBUS和工业以太网总线进单元(CPU)和信号模块(SM),模块点数要在监控行过程通信、数据通信及良好的人机界面(HML)。点要求的基础上,留有- -定的余量,一般在10% ~PLC与上位计算机组成分布式控制系统能达到分.散控制、集中管理的目的,特别是在中小规模控制系20%。FEPROM存储卡可根据组态指令的数量来.统中,以其优越的性能价格比,在工业生产控制中得选择，也可按下式估算,再按实际需要预留适当的冗到广泛应用。近3年来,安徽氣碱化工集团合肥天余(20% ~30%)来选择:辰塑料有限责任公司(简称合肥天辰公司)因技术改存储量=开关量I/O点数X10+模拟量通道进,在45m’聚合釜、PVC糊树脂干燥研磨、5 C循数X 100。环水系统及冷水机组等工艺分别采用4套PLC与在聚氯乙烯生产中,许多生产过程易燃易爆,可上位机组成的控制系统和2套PLC控制系统,使聚选用EX输入/输出模块(或安全栅)组成本安控制氯乙烯生产工艺控制水平上了一个新台阶。在此介系统。重要岗位要采用热冗余技术,且PID控制用绍PLC(以SIMATIC S7 - 300为例)在聚氯乙烯生产控制中的选型、安装调试、运行维护中的体会,供i 中国煤化生模块(FM)。选用不参考。通信网络和上位计TYHCNMHG[收稿日期] 2006-03-28[作者简介]谢海金(1957-),男,工程师,从事化工仪表及自控的设计、计量管理工作。33聚氯乙烯2006年算机控制系统。上位计算机以PLC同系列的工控线性电阻(二极 管)进行浪涌吸收。使用隔离或安全机或品牌工控机为宜,其上位计算机处理器栅不仅可把危险区的现场回路信号有效隔开,还能大(CPU)操作系统、内存 、硬盘.CRT等要满足要求。大增强PLC检测和控制回路的抗干扰能力。特别适人机界面也可选用同系列的操作面版。根据负载要合PLC的I/O模块。对参与控制的开关信号采用继求,选用一定容量的电源模块(PS)。就整个控制系电器输出,对PLC模块有保护和抗干扰作用。统而言,为确保安全,不丢失系统的数据,最好配置2.2正确接地不间断电源(UPS)。-般来讲,PLC有良好的抗干扰能力。但是在1.2软件描述现场工艺设备、电器设备复杂的情况下,还应该按规西门子公司(SIMENS)开发的STEP7系统软定做好接地工作。接地是抑制噪声、防止干扰、确保件是用于SIMATIC S7/M7/C7等PLC组态和编程设备和人身安全的主要方法。接地有多种形式,选的标准软件包,为用户实施自动化工程提供了各种择本质安全接地、系统直流工作接地和信号屏蔽接不同的工具:SIMATIC管理器、符号编辑器、硬件配地是不可少的。实践证明,在安装过程中,正确接地置和参数设置、通信和信息功能。为生成用户所编与屏蔽结合可解决干扰问题。程序提供了语句表(STL)、梯形图(LAD)、功能块图.PLC调试(FBD)等标准化的编程语言。STEP7 标准软件包在实际生产过程中,PLC系统调试能保证安通过可选软件包进行扩展,这些软件包分为工程工全 、准确控制生产过程,达到优化控制的目的。调试具、运行版软件和人机接口,且有选择不同模块时所过程中应重点结合水联动试车,完善软件组态,发现提供的可供选用的软件,如SIMATIC ProTool 、硬件故障,模拟故障,连锁报警等。ProTool/Lite和WinCC(视窗控制中心)软件。前3.1检查者是组态文本显示器、操作人员面板的软件,PLC安装后进人调试阶段,通电前应认真做好WinCC是与SIMATIC产品无缝连接的组态软件，检查 :模块的输入输出信号是否正确,站与站站与.是实现PLC与上位机通信及监控画面制作的软件，上位机通信接口插件是否正确、牢靠,控制器上的模是用于生产过程监控操作的技术独立的基本系统，式开关位置是否正确。其中重要的是检查电源，确也是一个开放的HMI系统,具有强大的功能模块，认电源电压接线正确,以防220 V交流电进人模块，适用于所有自动化控制应用领域。对冗余系统还需造成损失。要选择冗余软件,对WINCC的选用要与硬件I/O3.2完蔷软件、测试硬件点的数量相结合,有容量128变量到64K变量不同PLC系统组态是根据工艺人员提出的工艺控的选择。值得注意的是,对所选软件要注意软件版制技术要求和工艺指标形成的控制方案,在组态过本号,且上述软件都有一个系统运行授权，因此,要程中将上述要求和工艺专家的实际操作经验,用计保(存)护好授权和授权盘及授权次数。如果准备备算机语言将其转换成满足工艺生产过程的各种控制份有授权的硬盘，应在备份之前取出所有授权或从程序:顺控、单回路、串级、前馈等。此过程工艺、仪备份中去掉授权。表技术人员的密切配合是很重要的,在调试过程中，2PLC的安装要结合硬件测试、水联动试车过程反复进行,在调试组成一个完整的PLC控制系统，除现场一次元的过程中使组态逐步完善,并由多方确认。件、变送器、电缆、控制室内控制盘(台)上的硬件、软启动控制系统,对记录、指示单元，可在现场输人件、电源等必须按规范安装外,就PlC控制系统而标准信号进人模块,然后在CRT.上观察显示值,进行言,还应当注意以下问题。校准。对流量、物料液位单元的累计、指示，可结合水2.1保护与抗干扰联动试车进行实物标定。计算误差,根据工艺要求最模拟量的I/O信号线应与高电压、大电流的主导大允许误差的1/3 判断:基本误差≤1/3工艺误差即线分开铺设,并采用屏蔽电缆。对PLC与上位机组认为中国煤化工作站输出控制信号成的分布式控制系统,网间的连接采用标准化的插件(或b0HCNMHG行机构(调节阀)的进行连接。为防止电源波动和噪声对系统的影响,可作用力阿x项伯亏夺龙古止佣。对报警、连锁信号采用同系列的PS电源模块或稳压电源。为防止大的可用改变参数、现场发讯、短路等进行调试。用切断浪涌电流,可在模块输人/输出端接人阻容电路或非电源、切断负载拔出插件(卡)、人为调整等方法模拟34第8期谢海金:PLC在聚氯乙烯生产中的应用故障状态,测试系统对故障的检测诊断和冗余功能。的信号大多是测量元件、变送器等,由此引起系统故障在整个调试过程中做好记录是很重要的。控制系统发生的概率在95%以上。在实际中多次遇到此类问通电运行,无负荷试车,打通流程并稳定48 h,可参照题。故障1:5 C循环水系统,受控的冷水机组工作不GB50093 - 2000规定,视为调试完成(合格)。正常,PLC控制系统与上位机通信中断,经排查发现冷在测试过程中,注意模块与变送器的匹配,例如:水机组匹配的压力变送器受潮,更换后,系统正常。故SINATIC输入模块对个别流量变送器(椭圆齿轮流量障2:PLC控制的冷水流量系统不能自控,经查发现提计、涡街流量计)不兼容,影响系统运行。解决方法:供流量信号的流量计的一个线圈烧坏，修理后系统正在流量变送器与输人模块间增加1个隔离器。常。故障3,PLC控制的电机不能启动。检查发现因停4PLC运行维护,故障排除电检修后,变频器参数设定不正确,重新设定后系统工功能好的控制系统能达到工艺要求的控制水作正常。故障4,干燥系统上位机操作画面温度显示:平,除系统设计合理,测量、变送准确,硬件选择、软- -点温度时有时无,另-点温度偏低。检查发现此点件组态先进,执行机构动作灵敏外,系统运行维护和热电阻接线端子松动,另一点热电阻保护管外结有故障的快速排除也是很重要的。PVC粉块,紧固接线,清除粉块后故障排除。4.1系统运行维护4.2.2 I/O模块故障PLC系统投运前,应结合工艺和软件组态情况模块本身发生故障的概率在5%以下。可根据编制《操作手册》,培训系统仪表操作人员正确使用、模块上的信号指示灯状态做出故障判断。模块有故操作PLC控制系统,熟悉并掌握计算机操作画面上障则指示灯不亮或显示红色,此时应检查模块插入工艺流程图的各种图标、操作按钮、操作提示、控制前连接器是否插牢,接线是否松动。对输人模块,也.面板、报警提示、记录曲线等。可把外部输入线断开,用一-根导线把输人端口与公系统投运后,要充分利用计算机的管理功能,每共线相连,达到判断出是内部还是外部故障的目的。班操作人员输入工号、姓名“登录”上机。加强进入对输出模块可用数字万用表判断。对模拟输人模控制系统和修改参数权限密码的管理。系统管理人块,检查保护二极管(电容)是否击穿短路。对数字员对操作参数的修改,如PID参数、配方管理、报警输出模块,检查输出熔断器是否开路。对有中间继连锁值等要经过工艺管理人员的认可。禁止非工作.电器输出的数字模块，可根据继电器上的指示灯开需要的软盘、光盘.U盘进入计算机系统,以防病关是否吸合来判断模块是否有输出。由于模块没有毒。系统维护人员平时应对已安装PLC控制系统插槽规则,输人地址由插槽决定,在实际操作中可用的表盘加锁,防止非维护人员出于好奇乱动控制器“替换法”确定模块的质量,以利于迅速达到排除故上的开关,引起故障。对插在控制器上的存储卡不障的目的。故障5:干燥料仓的气锤由PLC控制,如能带电插拔,以防程序丢失。除做好巡回检查外,重气锤不动作,检查气锤是好的,但输出模块指示灯不点是在工艺设备停电检修后系统的重新投用,此时亮,用万用表检查无输出,判定模块已损坏,更换新应认真检查供电电压. .控制器上的位置开关及通信模块后,气锤正常动作。接口插座。平时巡检应注意观察控制器、I/O模块4.2.3控制器故障上指示灯状态,发现问题及时排除。PLC中央处理单元在整个系统中出现故障的概率4.2 故障排除最小。故障多为相关的电源、通信总线、上位机,如操在使用、维护PLC控制系统过程中,对系统出现的作不当也易引起故障。当系统出现问题时要检查中央故障及时处理,维护人员要掌握PLC组成原理和计算处理单元上LED各指示灯状态及开关位置,如状态和机知识,熟悉该控制系统的工艺流程和组态过程。可位置正确,可判定中央处理单元是好的,如LED指示灯将控制系统的故障区域划分为:外部设备、信号模块、异常,则可从指示灯的颜色判断硬件(软件).时间、I/控制器(中央处理器、通信总线、电源、上位机)三部分。O、电池(电压)、总线错误及操作状态,然后分别处理。充分利用该系统的自诊断功能,提供PLC的状态概况，多数情况下按制器正常.器统仍不能运行,此时应指出每个模块是否正常、有无故障或通道有无故障等，是否YHI中国煤化工机的连线，如MPI这对正确、快速判断故障是有利的手段。C N M H G“非法操作",造成4.2.1外部设备故障 .上位机“死机”或“文件丢失”。( 下转第38页)由于聚氯乙烯行业的特点,提供给PLC控制系统85聚氯乙烯2006年液和1 g. L'甲基红乙醇溶液混合。水分,%;V;为空白样滴定时消耗盐酸标准溶液的2.4分析步骤体积,mL;V2为试样滴定时消耗盐酸标准溶液的2.4.1 样品消化体积,mL; c为盐酸标准溶液的浓度,mol. L'; m称取细粉样品0.2 g(准确至0.0002 g),转移到为试样的质量,g;0.05306为与1.00mL盐酸标准已干燥的凯氏烧瓶中,加入混合催化剂10 g,缓缓加溶液c(HCI)=0.1 mol. L-'相当的以克表示的丙人浓H2SO, 20 mL,摇匀,在通风橱内调节加热套用烯腈的质量。小火加热至泡沫停止发生,再用大火(360~410 C)3比较加热使之沸腾,溶液清亮后,再继续加热30 min。经多次测定,氯乙烯-丙烯腈共聚树脂中含丙2.4.2蒸馆烯腈质量分数在30%~40%时,用灼烧法测定的腈消化液冷却后,缓缓加入不含氨的水250 mL,根的含量偏差较大，且相对偏差大多都超出允许范.摇匀,冷却,并加人沸石。连接凯氏烧瓶与蒸馏瓶，围;而用凯氏定氮法得到最终腈根含量值比灼烧法馏出管的尖端插人已盛有20g. L'H,BO3溶液30得到的要大,且偏差都小于0. 20%,相对偏差也在mL和溴甲酚绿甲基红混合指示剂0.5 mL的锥形1.0%~0.50%。通过采用红外仪进行元素仲裁分瓶中(馏出管的尖端要在液面之下)。通过加液漏斗析,测得结果与凯氏定氮法分析结果基本- - 致,误差加人10 mol. L'NaOH溶液70 mL于凯氏烧瓶在允许的0.20%之内。中,轻轻摇匀,使内溶物混匀,然后加热蒸馏;待馏出4.结论液达到200mL时,停止蒸馏。凯氏定氮测试法可以用于测定氯乙烯-丙烯腈2.4.3 滴定共聚树脂中丙烯腈的含量，控制其组成,该方法准收集的馏出液置于开启的磁力搅拌器上,用0.1确,重现性好。mol.L1盐酸标准溶液滴定馏出液,颜色由绿色转变[参考文献]为灰色即为终点,记录消耗标准溶液的体积。[1]朱云新,余天石.氯乙烯-丙烯腈共聚物的开发及应用按上述操作同时进行空白试验(不加人[].聚氯乙烯,2005,(2):22 - 25.氯乙烯-丙烯腈共聚树脂)的滴定。[2]T Y Xic. Expcrimental investigation of vinyl chloride pol-2.5分析结 果的计算ymerization at high conversion- reactor dynamics[J].X =(V2-V)XcX0.053 06 X 100/[mX(1-X)],Journal of Vinyl Technology, 1991,13(1): 1- 25.(2[3]化学分析,化验员读本(第4版)(上册)[M].北京:化学工业出版社,2004.[编辑:刘玉君]式中:X,为试样中丙烯睛的含量,%; Xz为试样的(上接第35页)故障6:5 C水系统,PLC的上位机盘上的紧急授权。对一些操作不当引起的上位机.主画面上的显示、操作数据全无,经检查是MPI多“死机”,可重新起动上位机。停电后重新启动PLC点插头松动,造成通信中断,重插牢后,故障消除。系统,如系统运行不正常，可试着按下STOP(或.同一系统,在停电后,系统重新启动后,上位机不能FRCE)按钮,稍后,再按下RUN按钮，也可解决问进入操作画面,经检查发现键盘插头损坏，更换后，题。要注意因工艺、设备引起的PLC“故障”。故障系统正常。故障7:PVC糊树脂研磨系统停电检修9:PLC控制的聚合循环水,不能控制水温,经反复后,系统不能运行,经检查发现是中央处理单元指示检查,测量元件和PLC系统均正常。工艺人员发现灯正常，上位机显示:“文件错误或丢失”。分析原因工艺.设备“正常”,最后排查发现供水工段的循环水可能是“非法操作”或病毒造成的,导致文件丢失。出水管上的阀门没打开,开启后系统正常。取出授权后,重新安装操作系统和组态程序,杀毒处5结语理,授权,系统正常。故障8:45 m'聚合釜PLC控实践证明:PLC模块化结构具有稳定性好、免制系统在顺控过程中,系统“死机”,经检查发现控制维护的特点,各种功能模块能满足和适应自动化控器正常,分析原因是操作人员没按正常程序操作,或制中国煤化工它与上位机组成的“非法操作”。由系统管理人员进入系统后进行“跳控制i用，能达到工艺控步”操作后,系统正常。制要CNMH C企业聚氟乙始工艺三七几⊥4.2.4 其他PLC与上位机组成的控制系统,如果上位机的装置的自动化控制系统的改造。硬盘故障,需要更换,授权无法取出时,可启用授权3